Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Basisuntersuchungen zur M\u00f6glichkeit einer umweltgerechten und energieeffektiven Nutzung von chemischen Grundstoffen (Destillaten \u00de Ethanol) aus der Verwertung von Aerosolen aus Fehlproduktionen, Handelsr\u00fccknahmen und der Sammlung bereits genutzter und f\u00fcr den Verbraucher leerer K\u00f6rperspraydosen. Ziel des Projektes war es, unter Einhaltung der gesetzlichen Emissionsvorschriften einen Verbrennungsmotor und die Kraftstoffkomponenten so aufeinander abzustimmen, dass eine thermische Verwertung auf der Grundlage einer Brennkraftmaschine (BHKW-Anlage) zur Abdeckung des Grundbedarfes an Elektroenergie und Heizw\u00e4rme erfolgen kann.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Untersuchungen beziehen sich auf die Anpassung des mit Zusatzstoffen (Haarlacke und \u00e4therischen \u00d6len) verunreinigten Ethanols an die Erfordernisse eines z\u00fcndwilligen Kraftstoffgemisches f\u00fcr selbstz\u00fcndende Brennkraftmaschinen. Zur Verbesserung der Z\u00fcndwilligkeit der Sonderkraftstoffkomponente Ethanol wurden Mischbarkeitsuntersuchungen mit handels\u00fcblichen Kraftstoffen einschlie\u00dflich spezieller Z\u00fcndbeschleuniger (ignition improver) durchgef\u00fchrt. Die Voruntersuchungen erfolgten aus Zeit- und Kostengr\u00fcnden an einem Einzylindermotor mit einem Hubvolumen VH = 0,709 dm\u00b3. Durch einen Kurzzeitlauf bei Nennleistung \u00fcber 40 Std. sollte das Problem der zu erwartenden Aschebildung auf Grund von Siloxanbestandteilen im Ethanol analysiert werden. Die pr\u00fcfstandstechnisch experimentell ermittelten Ergebnisse wurden auf den bauteiltechnisch an die Besonderheiten der Ethanolverbrennung angepassten 4-Zylinder wassergek\u00fchlten Spezialmotor mit Sonderbaugruppen \u00fcbertragen. Dazu erfolgte eine Vermessung der Rohemissionswerte des Motors nach TA-Luft und D2-Test nach ISO 8178 f\u00fcr den Generatorbetrieb. Nach erfolgreicher Pr\u00fcfstandserprobung wurde der Verbrennungsmotor in eine BHKW-Anlage mit der Zielsetzung: Absicherung des Energiebedarfes ~ 60 kW (elektrisch) und des Grundbedarfes an W\u00e4rmeenergie einger\u00fcstet. Dazu wurde der Motor den Besonderheiten der vorhandenen Rest-BHKW-Anlage angepasst und Projekt begleitend in Betrieb genommen. Durch Serviceleistungen \u00fcber den Zeitraum von 1 Jahr wurden Erkenntnisse \u00fcber die Langzeitstabilit\u00e4t und Besonderheiten der energetischen Nutzung ethanolhaltiger Wertstoffe aus dem Recyclingprozess gewonnen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Eine Verwendung von reinem Ethanol aus Recyclingprozessen als Kraftstoffkomponente f\u00fcr DI-Dieselmotoren mit Ein- bzw. Mehrstrahleinspritzverfahren ist aufgrund der geringen Cetan-Zahl und der damit verbundenen Z\u00fcndunwilligkeit nicht m\u00f6glich.
\nMischungsuntersuchungen mit anderen Kraftstoffkomponenten mit dem Ziel einer Verbesserung der Z\u00fcndwilligkeit haben gezeigt, dass Ethanol homogen nur mit Bio-Diesel mischbar ist und zu einem z\u00fcndwilligen Kraftstoff f\u00fcr DI-Dieselmotoren f\u00fchrt. Durch den Zusatz von Cetanzahlverbesserern (ingnition improver) werden die Kraftstoffeigenschaften, allerdings mit erh\u00f6htem Kostenaufwand, dem handels\u00fcblichen Dieselkraftstoff angen\u00e4hert. Auf Grund der geringen Eigenschmierf\u00e4higkeit und geringf\u00fcgiger Wasseranteile im Ethanol sollten Rizinus- oder Raps\u00f6lanteile (beide Komponenten sind bis zu einem Anteil von 10 % im Ethanol homogen l\u00f6sbar) als Schmierf\u00e4higkeitsverbesserer zugesetzt werden. Durch die entfettende Wirkung des Ethanols ist die Einspritzausr\u00fcstung bei Alkoholbetrieb besonders gef\u00e4hrdet. Gleichzeitig ist die Quellneigung von Gummielementen gegen\u00fcber Bio-Diesel bzw. Pflanzen\u00f6lkomponenten zu beachten. Der geringere Heizwert der Mischkraftstoffe gegen\u00fcber dem Dieselkraftstoff f\u00fchrt zu einem Leistungsabfall von ~ 20 %. Bei gleicher Leistungsabgabe erh\u00f6ht sich der spezifische Kraftstoffverbrauch f\u00fcr die Mischkraftstoffe mit Ethanolanteil gegen\u00fcber Dieselkraftstoff auf das 1,3- bis 1,5-fache. Bereits in den Voruntersuchungen mit einem Einzylinderdieselmotor konnte nachgewiesen werden, dass die gasf\u00f6rmigen Emissionsbestandteile im Abgas dem Dieselbetrieb entsprechen und die \u0082smoke number um 0,5 – 1,0 Einheiten abgesenkt werden konnte. Bei der \u00dcbertragung der Forschungsergebnisse auf den Vollmotor VD 13,5 A (mit Aufladung) wurde untersucht, ob durch den Einsatz eines dreigeteilten Ferrothermkolbens und damit der Verbesserung des W\u00e4rmehaushaltes des Motors auf den Einsatz von ignition improver verzichtet werden und gleichzeitig eine Reduzierung der kaltgepressten, entschleimten Raps\u00f6lmenge erfolgen kann.
\nBeg\u00fcnstigt wurden die Versuche zur nochmaligen Optimierung der Mischkraftstoffanteile durch die Umgebungs-Temperatur > 27\u00b0C am Aufstellungsort der BHKW-Anlage. F\u00fcr den zu verwendenden Mischkraftstoff wurden definiert:
\n49,5 % – Anteile Ethanol
\n49,5 % – Anteile Bio-Diesel
\n1,0 % – Anteile kaltgepresstes, entschleimtes Raps\u00f6l
\nDie Neudefinierung der Kraftstoffkomponten f\u00fchrte zu einer weiteren Reduzierung der Schadstoffe im Abgas der BHKW-Anlage. Im Arbeitspunkt (Peel = 60,8 kW; n = 1500 U\/min) werden nach der TA-Luftbewertung folgende Emissionswerte erreicht:
\nEmissionskomponente \tIst-Wert \tzul\u00e4ssiger Grenzwert nach TA-Luft
\nStickoxide NOx\t 1,92 g\/m\u00b3\t 4,0 g\/m\u00b3
\nKohlenmonoxid CO\t 384 mg\/m\u00b3\t 650,0 mg\/m\u00b3
\nPartikel PT\t 0,027 g\/m\u00b3\t 0,13 g\/m\u00b3
\nDamit wird die TA-Luft eingehalten.
\nDurch Spurenelemente von Duftstoffen und \u00e4therischen \u00d6len im recycelten Ethanol kommt es zu wei\u00dfen puder\u00e4hnlichen nicht verh\u00e4rteten, nicht kristallinen Ablagerungen im Langzeitbetrieb. Es wird deshalb empfohlen in Zeitabst\u00e4nden von 500 Betriebsstunden den Motor im Dieselbetrieb \u00fcber 1 – 2 Stunden frei zu fahren.
\nZwischenzeitlich hat der Motor eine Gesamtlaufzeit TMotor = 1.167 Betriebstunden (31.03.99) erreicht. Bei einer Generatorleistung Peelektr.=60,8kW konnte f\u00fcr den firmeninternen Energiebedarf elektrische Energie in H\u00f6he von E = 70953,6 W bereitgestellt und teilweise eine R\u00fcckeinspeisung (30 %) in das \u00f6ffentliche Netz erfolgen. Gleichzeitig wurde eine W\u00e4rmemenge Q = 77123,5 kW f\u00fcr betriebliche Heizzwecke genutzt. Die Untersuchung der umweltrelevanten Auswirkungen lieferten folgende Ergebnisse. Durch die \u00f6kologisch sinnvolle energetische Nutzung von Ethanol entf\u00e4llt der Entsorgungsaufwand f\u00fcr ca. 8,8 t Ethanol\/Jahr. Durch die Zumischung von Bio-Diesel werden fossile Energietr\u00e4ger eingespart, denn zur Erzeugung der gleichen Menge an Elektro- und W\u00e4rmeenergie w\u00e4re der Einsatz von 17.789 l Diesel\/Jahr erforderlich.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Verbreitung der Projektergebnisse erfolgt \u00fcber die Firmenpr\u00e4sentation (Internet) der adapt engineering GmbH Nordhausen und durch die lokale Presse.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit der BHKW-Anlage liegt eine sinnvolle \u00f6kologisch-energetische L\u00f6sung zur Nutzung von recyceltem Ethanol vor.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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